Réactions chimiques

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Réactions chimiques

Que se passe-t-il quand on fait brûler du charbon de bois ? Le carbone (C) qui constitue le charbon réagit avec l'oygène de l'air (O₂) pour donner du gaz carbonique CO₂. Cette réaction chimique est représentée comme suit :

C + O₂ → CO₂

C et O sont appelés les réactifs et le CO₂ est le produit de la réaction.

De même de l'oxgène et de l'hydrogène mis en présence d'une flamme explosent et forment de l'eau (H₂O) :

2 H₂ + O₂ → 2 H₂O Pourquoi y a-t-il ces coefficients 2 ? Parce que « rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. » Sans ces coefficients, c'est-à-dire si on avait écrit H₂ + O₂ →  H₂O

on aurait 2 atomes d'oxygène au départ mais plus qu'un seul à l'arrivée. On doit donc ajouter des coefficients pour équilibrer la réaction. (Cette réaction sert à la propulsion des fusées).

L'azote gazeux (N₂) et l'hydrogène gazeux (H₂) réagissent pour donner de l'ammoniaque (NH₃) :

La double flèche indique que la réaction peut avoir lieu dans les deux sens. L'azote et l'hydrogène vont être en équilibre avec l'ammoniaque. Ce qui signifie que les concentrations vont rester constantes au cours du temps.

Loi d'action de masse

La molécule d'eau H₂O peut se scinder en H⁺ et OH^- :

H₂O ↔ H⁺ + OH^-

La double flèche indique que la réaction peut avoir lieu dans les deux sens. Les ions H⁺ et OH^- vont être en équilibre avec la molécule de H₂O. Ce qui signifie que les concentrations vont rester constantes au cours du temps. Les concentrations sont notées avec des crochets : la concentartion de H⁺ par exemple est notée [H⁺]. Mais à quelle valeur ces concentrations se fixent-elles ?

La loi d'action de masse dit que le produit des concentrations des produits [H⁺]*[OH^-] divisé par le produit des concentrations des réactifs (ici il n'y en a qu'un) [H₂O] est égal à une constante. C'est-à-dire   est constant. On appelle cette constante la constante d'équilibre de la réaction et on la note K. L'eau est très majoritaire dans la solution donc [H₂O] est constante et égale à 1. On peut donc écrire que [H⁺][OH^-] = K. On définit aussi pK = - log K ou, ce qui revient au même, K = 10^-pK.

Comment obtient-on K ? Les chimistes font ça pour nous. Dans la littérature, la constante de réaction est parfois fournie avec l'éqilibre chimique. Quand ce n'est pas le cas il n'y a pas grand-chose que l'on puisse faire pour l'obtenir.